采煤方法與采煤工藝

采煤方法與采煤工藝授課課件主要內容第一節(jié)采煤方法概述第二節(jié)采煤工藝第三節(jié)采煤任務面循環(huán)任務組織第四節(jié)采煤方法第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析第一節(jié)采煤方法概述采煤方法概念回采任務—在采煤任務面內，為采取煤炭所進展的各項任務。根本工序：破煤、裝煤、運煤、支護和采空區(qū)處置。采煤工藝—在采煤任務面內，按照一定順序完成各項工序的方法及其配合。采煤系統(tǒng)—回采巷道的掘進和回采任務之間在時間上的配合以及在空間上的相互位置關系。采煤方法—是采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間和空間上的配合。兩者之間相互影響相互制約。采煤方法分類采煤方法分為：露天開采和井工開采。井工開采可分為：柱式體系和壁式體系兩種。壁式體系采煤法壁式體系采煤法普通以長壁任務面采煤為主要特征，是目前我國運用最普遍的一種采煤方法，其產量約占到國有重點煤礦產量的95%以上。

采煤方法分類壁式采煤法的特點：任務面的兩端至少各布置一條回采巷道，用于通風和運輸。任務面長度普通80-250米，目前國內最長400米。隨著任務面的推進及時處置采空區(qū)，普通采取全部垮落法管理頂板任務面通風情況良好。壁式體系采煤法的類型按采煤工藝分類：爆破采煤法、普通機械化采煤法、綜合機械化采煤法按采空區(qū)處置方法分:

全部垮落采煤法、煤柱支撐(刀柱)采煤法、充填采煤法按任務面布置和推進方向分:走向長壁采煤法、傾斜長壁采煤法〔俯斜，仰斜〕采煤方法分類柱式體系采煤法柱式體系采煤法又稱為短壁體系采煤法，是以房、柱間隔采煤為主要特征，常見的有巷柱式、房式、房柱式采煤法?，F(xiàn)代短壁機械化開采技術的勝利運用，逐漸引起大家的關注。采煤方法分類采煤方法分類柱式采煤法的特點：任務面長度較短，普通10-30m,任務面數(shù)目較多。需求開掘大量的巷道，掘進率高。普通沒有處置采空區(qū)工序。任務面通風條件較差，采出率低。程度分層采煤方法旱采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層程度分段放頂煤傾斜分層掩護支架分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法分類選擇采煤方法的原那么1、技術先進2、經濟合理3、消費平安以上三個根本原那么是親密聯(lián)絡、相互制約，在選擇時該當綜合思索。采煤方法選擇煤層傾角、厚度礦井瓦斯等級煤層及圍巖特性煤層地質構造煤層水文地質條件煤層自燃發(fā)火傾向性地質要素技術開展及配備程度礦井管理程度工人掌握先進技術的程度影響采煤方法選擇的要素地溫、地壓煤塵的爆炸危險性長壁采煤任務面的工藝方式：炮采：爆破落煤、人工裝煤、機械化運煤、單體支架支護。普采：采煤機落煤裝煤、機械化運煤、單體支架支護。綜采：破、裝、運、支、處等主要工序全部采用機械化延續(xù)作業(yè)。

第二節(jié)采煤工藝三種采煤工藝：①爆破采煤工藝方式解放后至60年代初為主②普通機械化采煤工藝方式60年代初至70年代中期為主③綜合機械化采煤工藝方式70年代中期以后為主長壁采煤法的采煤工藝炮采工藝工藝過程：打眼、放炮落煤和裝煤、人工裝煤、刮板保送機運煤、移置保送機、人工支架和回柱放頂?shù)戎饕ば?。炮采工藝一、爆破落煤爆破落煤由打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線及放炮等工序組成。炮眼布置：單排眼雙排眼三排眼二、裝煤與運煤1〕、爆破裝煤：爆破后刮板保送機貼近煤壁，利于裝煤。2〕、人工裝煤：人工攉煤。3〕、機械裝煤：在保送機煤壁側裝有鏟煤板。炮眼布置圖a—單排眼b—對眼c—三角眼d—三花眼e—五花眼炮采工藝炮采工藝三、任務面支護主要采用金屬支柱和鉸接頂梁支護，單體液壓支柱。主要有兩種：正懸臂齊梁直線柱〔圖a〕和正懸臂錯梁三角柱〔圖b〕普采工藝工藝過程：采煤機破煤裝煤——刮板保送機運煤——單體支柱加金屬頂梁支護破煤和運煤滾筒采煤機：單滾筒、雙滾筒采煤機構造：截割部、牽引部、動力部、輔助安裝牽引方式：機械牽引、液壓牽引、電牽引〔傳動〕鋼絲繩、有鏈牽引、無鏈牽引〔行走〕

普采工藝采煤機割煤方式：單向割煤，往返進一刀；雙向割煤，往返進兩刀；“∞〞字形割煤、往返一刀采煤機簡介：〔1〕滾筒采煤機構造滾筒采煤機主要由：截煤部、牽引部、電動機及輔助安裝組成。它的類型較多，分為單滾筒和雙滾筒兩種。A.單滾筒采煤機：功率小、消費才干低，適用于采高不大的中厚煤層。采煤機簡介：B.雙滾筒采煤機：功率較大、消費才干大、牽引速度高，適用于采高較大的中厚煤層。外形如以下圖所示：采煤機簡介：雙滾筒采煤機普通是綜采任務面主要采煤機械。滾筒式采煤機的截割部滾筒和截齒，如下圖。采煤機簡介：刨煤機刨煤機是根據(jù)刨削原理任務的淺截深(一次刨深在50～100mm)采煤機。刨煤機組：由刨煤機、可彎曲刮板保送機、液壓推安裝和電氣控制等部分組成。在我國運用較少。普采工藝任務面運煤：普通采用刮板保送機運煤。每隔6m設一個液壓千斤頂，機頭機尾各3個。彎曲段長度15m。

普采工藝任務面支護：支架布置方式：帶帽點柱、單體液壓支柱或磨擦式金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸臂支架。按懸臂頂梁與支柱的關系分為正懸梁和倒懸梁兩種；按梁的陳列特點分為齊梁式和錯梁式兩種，為了行人和工人作業(yè)方便，任務面支柱普通排成直線狀。普采工藝單體支架正懸臂與倒懸臂布置支架齊梁式和錯梁式布置普采工藝控頂距：當任務面推進一次或二次之后，任務空間到達允許的最大寬度，即最大控頂距。及時回柱放頂，使任務空間只保管回采任務所需求的最小寬度，即最小控頂距。最大控頂距與最小控頂距之差即為放頂步距。普采工藝采空區(qū)處置：全部垮落法全部充填法部分充填法緩慢下沉法煤柱支撐法

綜采工藝綜采歷史：自1974年從國外引進50套綜采設備和78年引進的100套綜采設備開場，至今已有30多年的歷史。開展閱歷：經過了探求起步、引進提高、仿制創(chuàng)新、國產與引進并重、自主消費五個階段。

綜采工藝綜采產量：七十年代綜采面大致為20萬噸/年-面左右八十年代綜采面大致為100萬噸/年-面左右2005年兗州東灘礦綜采面消費了753萬噸/年-面2005年神東上灣礦綜采面消費了1145萬噸/年-面〔神東礦區(qū)目前有10個超千萬噸的綜采面，實現(xiàn)了一井、一面、平安、高效的消費目的，其中有2個超2千萬噸的綜采面。〕

綜采工藝綜采現(xiàn)狀：初步統(tǒng)計，全國已建成年產120萬噸以上的大型現(xiàn)代化煤礦434處，核定才干12.63億噸，占總核定才干的50.62%；其中建成了年消費才干超1000萬噸的特大型煤礦25處，核定消費才干3.4億噸。我國的平安高效礦井采煤機械化程度到達90%以上，綜采程度到達85%以上，井工礦原煤全員工效到達106.34t/工；回采工效540.29t/工。綜采工藝綜采參數(shù)：綜采面長150m—400m采煤機最大功率達2000kW，刮板保送機最大功率達3*1000kW，液壓支架普通＞20t/架。工藝過程：采煤機破煤裝煤——刮板保送機運煤——液壓支架支護頂板綜采任務面主要設備液壓支架雙滾筒采煤機刮板運輸機橋式轉載機膠帶保送機34綜采任務面走向長壁回采工藝圖傾斜長壁綜采任務面采煤工藝液壓綜采任務面總布置圖綜采工藝采煤機的割煤方式：往返一次割兩刀、往返一次割一刀液壓支架類型：支撐式支架、掩護式支架、支撐掩護式支架液壓支架的移架方式單架依次順序式；分組間隔交錯式；成組整體依次順序式。綜采工藝綜采任務面工序配合方式：綜采面主要工序有三個：割煤、移架、推移保送機，按照不同順序有兩種配合方式，即及時支護方式和滯后支護方式。循環(huán)組織循環(huán)作業(yè)：指采煤任務面周而復始地完成落煤、裝煤、運煤、支護和采空區(qū)處置等工序的一種作業(yè)方式。循環(huán)標志：回柱放頂〔炮采、普采〕移架〔綜采〕正規(guī)循環(huán)：在規(guī)定叫間內，按既定的工藝方式，保質保量平安地完成一個循環(huán)的全部工序和任務量，并堅持周而復始地進展采煤任務的一種作業(yè)方法。正規(guī)循環(huán)作業(yè)用循環(huán)圖表來表示。循環(huán)組織的主要內容1、循環(huán)方式循環(huán)方式是循環(huán)進度和晝夜循環(huán)次數(shù)的總稱。環(huán)進度：每完成一個循環(huán)任務面煤壁向前推進的間隔。炮采0.8-1.2m普采、綜采0.6-1.0m。2、作業(yè)方式：一晝夜內采煤班與預備班在時間上的配合方式。三八制四六制3、采煤任務面循環(huán)作業(yè)圖表循環(huán)圖表包括循環(huán)作業(yè)圖、工人出勤表和技術經濟目的表三項主要內容。循環(huán)作業(yè)圖工人出勤表技術經濟目的表薄及中厚煤層單一長壁采煤法走向長壁采煤法：任務面沿傾向布置，沿煤層走向推進。適用于采區(qū)式巷道布置。傾斜長壁采煤法：任務面沿走向布置，沿煤層傾向推進。任務面自下而上推進時稱為仰斜長壁，任務面自上而下推進時稱為俯斜長壁。適用于盤區(qū)式和帶區(qū)式巷道布置。薄及中厚煤層單一長壁采煤法長壁采煤法表示圖〔a〕走向長壁；(b〕傾斜長壁〔仰斜〕；〔c〕傾斜長壁〔俯斜〕1、2—區(qū)段運輸、回風平巷；3—采煤任務面；4，5—分帶運輸、回風斜巷單一煤層走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置消費系統(tǒng)1〕運煤系統(tǒng)2〕運料排矸系統(tǒng)3〕通風系統(tǒng)4〕供電系統(tǒng)5〕壓氣及平安用水系統(tǒng)單一煤層走向長壁采煤法適用條件：近程度、緩斜、傾斜煤層；薄及中厚煤層；地質構造簡單，瓦斯涌出量小。單一煤層傾斜長壁采煤法巷道布置單一煤層傾向長壁采煤法〔一〕仰斜開采與俯斜開采1、仰斜開采：采面沿傾斜從下向上推進采煤。特點：1〕水自流入采空區(qū)；2〕煤壁穩(wěn)定性差；3〕頂板穩(wěn)定性差，臨界角8左右；4〕當時，采煤機偏離煤壁，保送機易斷鏈；當時，采煤機不穩(wěn)定，易翻倒。措施：保送機設下部三角架，調平。適用：頂板穩(wěn)定，煤質較硬；頂板淋水大；煤易自燃需注漿；單一煤層傾向長壁采煤法2、俯斜開采：采面沿傾斜自上向下推進采煤。特點：1〕水流入采面，任務條件差；2〕頂板相對穩(wěn)定；3〕煤壁相對穩(wěn)定，但裝煤效果變差；4〕機組不穩(wěn)定，易掉道。適用：煤厚，傾角大，煤松軟易片幫，瓦斯大。當5仰斜與俯斜相結合的方式。單一煤層傾向長壁采煤法評價〔二〕傾斜長壁采煤法優(yōu)點：1〕巷道布置簡單，巷道掘進及維護費低，投產快。2〕運輸系統(tǒng)簡單，占用設備少。3〕回采巷道沿煤掘進，易固定方向，采面可等長布置，利于消費管理。4〕通風系統(tǒng)簡單，風路短，通風構筑物少。5〕

對某些地質條件的順應性強。6〕

技術經濟效益顯著，采面單產添加，巷道掘進率降低，采出率添加，工效提高。單一煤層傾向長壁采煤法評價傾斜長壁采煤法缺陷：〔1〕長間隔傾斜巷道輔運和行人困難；〔2〕當前采掘運機械設備不完全順應傾斜長壁的要求；〔3〕大巷裝車點多，可設帶區(qū)，共用一個煤倉。〔4〕下行回風—留意監(jiān)測。適用條件：適用于傾角在12°以下煤層，采取措施后最大可到達17°。厚煤層采煤方法厚煤層采煤方法：分層開采一次采全厚

放頂煤開采大采高厚煤層采煤方法—分層開采厚煤層分層間開采順序：下行式和上行式頂板管理：下行式——全部垮落法上行式——全部充填法人工假頂：金屬網(wǎng)假頂、塑料網(wǎng)假頂再生頂板〔4-6個月〕厚煤層采煤方法—大采高神東公司補連塔礦2003年大采高任務面年產原煤924萬t，采高4.5-4.8m;神東公司上灣礦2004年大采高任務面年產原煤1075萬t，實踐采高到達5.4m；晉城煤業(yè)集團2021年5月24日勝利研制支護高度最高的7.6米礦井用液壓支架。焦煤集團2021年12月13日趙固二礦11050任務面成為焦煤集團首個6.5米大采高綜采任務面，而且創(chuàng)下河南煤礦井下采高、支架支撐高度最高記錄。晉煤煤業(yè)集團2021年9月13日勝利研制出世界上支撐高度最高的8.2米大采高綜采液壓支架。特點：1、采高：3.56.0m2、設備大功率、高強度、高可靠性機電一體化設備厚煤層采煤方法—大采高大采高液壓支架厚煤層采煤方法—大采高1〕初采高度較小，普通為3.5m左右；直接頂初次垮落后采至全高。2〕控制煤壁片幫—關鍵；3〕支架防滑，防倒；4〕端頭支護及超前支護比普通綜采更重要；5〕一次采全厚比分層開采具有很多優(yōu)點。大采高采煤法工藝特點控制煤壁片幫①帶壓移架，用第一護幫板暫時支護頂板，第二段護幫板支撐煤壁②加快任務面推進速度；③用快硬膨脹水泥尼龍繩等錨桿加固煤壁；④在地質條件允許時，俯采；⑤提高支架的初撐力。大采高采煤法工藝特點支架防倒、防滑(1)任務面呈偽斜推進(2)任務面由下而上單向推移保送機(3)及時調整液壓支架位置(4)嚴厲控制采高(5)錨固任務面排頭、排尾液壓支架(6)傾角大于10°時，每10架液壓支架增設一個斜拉防倒千斤頂，當傾角大于20°時，每5架支架增設一個防倒千斤頂。大采高采煤法工藝特點優(yōu)點：任務面產量和效率大幅度提高；回采巷道的掘進量比分層減少了一半；減少了假頂?shù)匿佋O；減少了綜采設備搬遷次數(shù)，節(jié)省搬遷費用，添加了消費時間；設備投資比分層綜采大，其綜合經濟效益明顯高于分層綜采；提高了資源的采出率。大采高采煤法的評價不利要素：采高越大，支架分量越大，如采高4.5m，每架支架重約17.5t；采高5m時，那么為22t。采煤機、保送機分量也將增大。適用條件：地質構造簡單、煤層厚度3.5——6.0m、賦存穩(wěn)定、傾角小于12°和頂板較穩(wěn)定的煤層。大采高采煤法評價厚煤層采煤方法—放頂煤開采放頂煤采煤法：是在厚煤層中，沿煤層底部布置一個采高2——3m的長壁回采任務面，用常規(guī)方法進展回采，利用礦山壓力將任務面頂部煤層在任務面推進過后破碎冒落，并將冒落頂煤予以回收的一種采煤方法。厚煤層采煤方法—放頂煤開采放頂煤采煤法類型按機械化程度和運用的支護設備不同：綜采放頂煤簡易放頂煤(滑移頂梁支架鋪頂網(wǎng)、單體支柱∏型梁鋪頂網(wǎng))厚煤層采煤方法—放頂煤開采放頂煤采煤法類型按照賦存條件和采煤工藝：一次采全厚放頂煤〔6-12m厚煤層〕預采頂分層網(wǎng)下放頂煤〔12-20m左右，直接頂堅硬或高瓦斯〕傾斜分段放頂煤〔20m以上〕厚煤層采煤方法—放頂煤開采放頂煤支架類型單保送機高位放頂煤液壓支架雙保送機中位放頂煤液壓支架雙保送機低位放頂煤液壓支架低位放頂煤支架放煤效果好厚煤層采煤方法—放頂煤開采放頂煤工藝割煤——移架——推前溜——移后溜——放煤。放頂煤采煤法特點：簡化巷道布置，減少巷道掘進任務量；提高采煤工效，降低噸煤消費費用；經濟效益顯著；對煤層厚度變化和地質條件順應性強；采出率低、粉塵大、自然發(fā)火瓦斯積聚隱患較大。放頂煤開采頂煤冒放性的研討頂煤冒放性：頂煤冒放性是頂煤本身冒落和放出及其難易程度的度量，亦即頂部煤體可冒性和可放性的總和。影響頂煤冒放性的幾個要素：開采深度、煤層厚度、煤層強度、夾矸、頂板巖